| Titre : | Simulation Copper Oxide Solar Cells Using Silvaco TCAD |
| Auteurs : | Fateh Mehiri, Auteur ; Rami Boumaraf, Directeur de thèse |
| Type de document : | Monographie imprimée |
| Editeur : | Biskra [Algérie] : Faculté des Sciences Exactes et des Sciences de la Nature et de la Vie, Université Mohamed Khider, 2018 |
| Format : | 1 vol. (65 p.) / 30 cm |
| Langues: | Anglais |
| Résumé : | Cuprous oxide (Cu2O) has many advantages such as: cheap, abundant, nontoxic,andhasadirectbandgap... etc.Theexperimentalresultsarepooralthoughthe theoretical study predict a good efficiency solar. In this study, a Cu2O heterojunction solar cell based on a ZnO buffer has been modeled and simulated using Silvaco TCADinordertoremovetheconflictbetweenexperimentandtheory. Afterthesimulation,wefoundasignificantagreeingbetweenthevaluesofthelattercomparedto the obtained by the experiment, where the density of short circuit current JSC, open circuitvoltageVOC,thefillfactor(FF)andtheefficiency η values9.69(mA/cm2),0.71 V, 61.58% and 4.24%. Thus, this study can be used as a step to improve the performance of these cells before they are manufactur |
| Sommaire : |
Contents
ﻣﻠﺧص i Abstract ii Contents iii List of Figures vi List of Tables x List of Symbols xi Introduction 1 1 Principle of Operation a Photovoltaic Cell 2 1.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1.2 Solar Radiation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1.3 Semiconductor Materials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1.3.1 Different Types of Doping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1.3.2 Optical Properties of Solar Cell Materials . . . . . . . . . . . . . 4 1.3.2.1 Generation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1.3.2.2 Recombination . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 1.3.2.3 The lifetime . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 1.3.2.4 Diffusion Length . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 1.4 solar cells . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 1.4.1 A short history of solar cells . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 1.4.2 The pn Junction Solar Cell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 1.4.3 External Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 1.4.3.1 IV curve . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 iv 1.4.3.2 Short-circuit current . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 1.4.3.3 Open circuit voltage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 1.4.3.4 Maximum power . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 1.4.3.5 Fill Factor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 1.4.3.6 Conversion Efficiency . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 1.4.3.7 Quantum Efficiency (QE) . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 1.4.4 Improvements in solar cell efficiency . . . . . . . . . . . . . . . . 18 1.4.4.1 Anti-Reflection Coatings . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 1.4.4.2 Surface Texturing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 2 Copper Oxide (Cu2O) Based Solar Cells 21 2.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . .. . 21 2.2 Basic physical properties of Cuprous Oxide Cu2O . . . . . . . . . . . . 22 2.2.1 Crystal structures Cu2O . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 2.2.2 Band Structure of Cu2O at the Γ -point . . . . . . . . . . . . . . . 23 2.2.3 Electrical and Optical Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 2.2.3.1 Electrical and Transport Properties . . . . . . . . . . . 24 2.2.3.2 Optical properties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 2.2.3.3 The Absorption Coefficient . . . . . . . . . . . . . . . . 27 2.3 Cu2O Solar Cells . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 2.4 Methods of Cu2O nanostructure fabrication . . . . . . . . . . . . . . . . 30 2.4.1 Thermal oxidation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 2.4.2 Sputtering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 2.4.3 MOCVD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 2.4.4 Electrodeposition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 2.5 Homojunction and Heterojunction Solar Cells . . . . . . . . . . . . . . 33 2.5.1 Homojunction Solar Cells . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 2.5.2 Heterojunction Solar Cells . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 2.6 Defects in Cu2O . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 3 Simulation Setup 36 3.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 36 3.2 Device Simulation by SILVACO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 v 3.2.1 Input File Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 3.3 Simulation Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 3.3.1 Material Properties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 3.3.1.1 Parameters Table . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 3.3.1.2 Sopra Files and Graphs . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 3.3.1.3 Used Beam ,Specter and Graph . . . . . . . . . . . . . 42 3.3.2 The Structure of the Solar Cell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 3.3.2.1 A Theoretical Scheme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 3.3.2.2 Mesh . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 3.3.2.3 Doping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 3.4 Simulation of ZnO:Al/ZnO/Cu2O Solar Cell . . . . . . . . . . . . . . . 45 3.5 Takiguchi Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 3.6 Results optimization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 3.6.1 Effect of Traps Concentration on Cell Performance . . . . . . . . 49 3.6.2 Effectsofthegaussiandonor-likedefectsinthedefectivelayer on the cell performance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 3.6.3 Effectofthegaussiandonor-likedefectsinCu2Oontheperformance of the cell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 3.6.4 Influence of doping in the Cu2O P-type layer . . . . . . . . . . . 56 3.6.5 Final Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 Conclusion 60 Bibliography 61 |
| Type de document : | Mémoire master |
Disponibilité (1)
| Cote | Support | Localisation | Statut |
|---|---|---|---|
| MPHY/435 | Mémoire master | bibliothèque sciences exactes | Consultable |
